RU27868U1

RU27868U1 - AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR NEXT DRIVES OF EQUIPMENT WITH CNC

Info

Publication number: RU27868U1
Application number: RU2001129226/20U
Authority: RU
Inventors: В.С. Титов; А.В. Беседин; М.В. Бобырь
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-02-20

Abstract

Система автоматического управления следящим приводом оборудования с ЧПУ, включающая в себя следящий привод оборудования с ЧПУ и датчик угла поворота, дифференциал, фазовращатель, блок квантования, блок памяти и редуктор, отличающаяся тем, что в нее введен бесконтактный оптический датчик с цифровым кодом на выходе, вход которого подключен к выходу объекта управления, а выход подсоединен ко входу анализаторного блока, входящего в состав программного обеспечения персонального компьютера, выход анализаторного блока подключен ко второму входу блока сравнения, вход блока принятия решения подсоединен к выходу блока сравнения, а его выход подключен к входу управляющей программы, вход эталонной математической модели подключен к выходу управляющей программы оборудования с ЧПУ, а выход - к первому входу блока сравнения.Automatic control system for the servo drive of the CNC equipment, including the servo drive of the equipment with CNC and a rotation angle sensor, differential, phase shifter, quantization unit, memory unit and gearbox, characterized in that a non-contact optical sensor with a digital output code is inserted into it, the input of which is connected to the output of the control object, and the output is connected to the input of the analyzer unit, which is part of the personal computer software, the output of the analyzer unit is connected to the second input ode of the comparison block, the input of the decision block is connected to the output of the comparison block, and its output is connected to the input of the control program, the input of the reference mathematical model is connected to the output of the control program of the CNC equipment, and the output is connected to the first input of the comparison block.

Description

Система автоматического управления следящим приводом оборудования с ЧПУAutomatic control system for servo drive equipment with CNC

Изобретение относится к области автоматического управления и может применяться в следящих приводах оборудования с ЧПУ.The invention relates to the field of automatic control and can be used in servo drives of CNC equipment.

Известно устройство для управления приводами оборудования с ЧПУ, работа которого основана на определенном заранее законе управления по принципу отклонения. Недостатком этого устройства является то, что в реальном времени характеристики объекта могут изменяться по неизвестному закону управления, что приводит к снижению качества функционирования системы 1.A device for controlling drives of CNC equipment is known, the operation of which is based on a predetermined control law according to the deviation principle. The disadvantage of this device is that in real time the characteristics of the object can change according to an unknown control law, which leads to a decrease in the quality of the system 1.

Паиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для имитации цифрового сигнала ошибки следящего привода, включающее в себя следящий привод оборудования с ЧПУ, датчик угла поворота, аналоговый программный механизм, дифференциал, фазовращатель, блок квантования, блок памяти и редуктор.Closest to the invention in technical essence is a device for simulating a digital error signal of a servo drive, which includes a servo drive of CNC equipment, a rotation angle sensor, an analog software mechanism, a differential, a phase shifter, a quantization unit, a memory unit and a gearbox.

Недостаток этого устройства - сложная конструкция, которая не позволяет с достаточной скоростью в реальных условиях обрабатывать сигналы, поступающие на вход электронной вычислительной машины. Так же это устройство содержит датчик угла поворота (вращающий трансформатор), который обладает пониженной точностью, что определяетThe disadvantage of this device is its complex design, which does not allow sufficient speed in real conditions to process the signals received at the input of an electronic computer. This device also contains a rotation angle sensor (rotary transformer), which has reduced accuracy, which determines

МжО05В 11/00MzhO05V 11/00

ещё один недостаток этой системы - низкую точность 2.another disadvantage of this system is low accuracy 2.

Технической задачей изобретения - является унрощение конструкции и повышение точности обработки деталей машин.An object of the invention is to simplify the design and improve the accuracy of machining of machine parts.

Поставленная задача решается тем, что в систему автоматического управления, содержашую: следящий привод оборудования с ЧПУ, датчик угла поворота, дифференциал, фазовращатель, блок квантования, блок памяти и редуктор введен бесконтактный оптический датчик с цифровым кодом на выходе. Вход бесконтактного оптического датчика с цифровым кодом на выходе подключен к выходу объекта управления - технологической системы по обработки деталей, включающей в себя приводы оборудования с ЧПУ, датчики скорости, систему питания датчиков положения, а так же заготовку (полуфабрикат). Выход бесконтактного оптического датчика с цифровым кодом на выходе связан с входом анализаторного блока, входящего в состав программного обеспечения персонального компьютера. Выход анализаторного блока подключен ко второму входу блока сравнения. Вход блока принятия решения соединен с выходом блока сравнения, а его выход - с входом управляющей программы. Вход эталонной математической модели связан с выходом управляющей программы оборудования с ЧПУ, а выход - с входом блока сравнения. Входы системы питания датчиков положения и датчиков скорости соединены с выходом приводов оборудования с ЧПУ, а их выходы подключены к входу анализаторного блока. Выход приводов оборудования с ЧПУ подключен к входу контролируемой заготовки (полуфабрикату), а на его вход поступаетThe problem is solved in that a non-contact optical sensor with a digital output code is introduced into the automatic control system, which contains: a servo drive of equipment with CNC, a rotation angle sensor, a differential, a phase shifter, a quantization unit, a memory unit and a gearbox. The input of a non-contact optical sensor with a digital code at the output is connected to the output of the control object - a technological system for processing parts, which includes drives of CNC equipment, speed sensors, a power system for position sensors, as well as a workpiece (semi-finished product). The output of a non-contact optical sensor with a digital code at the output is connected to the input of the analyzer unit, which is part of the personal computer software. The output of the analyzer unit is connected to the second input of the comparison unit. The input of the decision block is connected to the output of the comparison unit, and its output is connected to the input of the control program. The input of the reference mathematical model is associated with the output of the control program of the equipment with CNC, and the output with the input of the comparison unit. The inputs of the power system of the position sensors and speed sensors are connected to the output of the CNC equipment drives, and their outputs are connected to the input of the analyzer block. The output of the CNC equipment drives is connected to the input of the controlled workpiece (semi-finished product), and its input is

сигнал с управляющей программы. Использование этих связей в системе автоматического управления позволит упростить конструкцию прототипа, а так же повысить точность механической обработки деталей машин.signal from the control program. The use of these connections in the automatic control system will simplify the design of the prototype, as well as improve the accuracy of machining of machine parts.

На Фиг.1 приведена схема системы автоматического управления следящим приводом оборудования с ЧПУ; на Фиг. 2 - алгоритм работы системы автоматического управления приводами оборудования с ЧПУ.Figure 1 shows a diagram of a system for automatic control of a servo drive equipment with CNC; in FIG. 2 - the algorithm of the automatic control system for drives of equipment with CNC.

Система автоматического управления следящим приводом (оборудования с ЧПУ содержит: объект управления - технологическую систему по обработке деталей 1, в состав которой входят приводы оборудования с ЧПУ 12, датчики скорости 11, система питания датчиков положения 10, обрабатываемая заготовка (полуфабрикат) 2, бесконтактный оптический датчик с цифровым кодом на выходе 3, персональный компьютер 4, программное обеспечение которого включает следующие блоки: анализаторный блок 5, блок сравнения 7, блок принятия решения 8, управляющая программа 9 и эталонная математическая модель 6.Automatic control system for a follow-up drive (CNC equipment contains: a control object - a technological system for processing parts 1, which includes drives of CNC equipment 12, speed sensors 11, a power supply system for position sensors 10, a workpiece (semi-finished product) 2, non-contact optical a sensor with a digital code at output 3, a personal computer 4, the software of which includes the following units: an analyzer unit 5, a comparison unit 7, a decision unit 8, a control program 9, and this onnaya mathematical model 6.

Связи в системе автоматического управления расположены в следующем порядке: вход технологической системы по обработки деталей 1 подключен к выходу управляющей программы 9 оборудования ЧПУ. Выход технологической системы соединен с входом бесконтактного оптического датчика с цифровым кодом на выходе 3. Выход бесконтактного оптического датчика с цифровым кодом на выходе подключен к входу персонального компьютера 4, в состав программного обеспечения которого входят следующие блоки: анализаторный блок 5, выход которого соединен соThe communications in the automatic control system are arranged in the following order: the input of the technological system for processing parts 1 is connected to the output of the control program 9 of the CNC equipment. The output of the technological system is connected to the input of a non-contact optical sensor with a digital code at the output 3. The output of a non-contact optical sensor with a digital code at the output is connected to the input of a personal computer 4, the software of which includes the following blocks: an analyzer block 5, the output of which is connected to

вторым входом блока сравнения 7; блок принятия решения 8, вход которого подсоединен к выходу блока сравнения 7, а выход - к входу управляющей программы 9, эталонная математическая модель 6 вход которой подключен к выходу управляющей программы 9, а выход - к входу блока сравнения 7. Вход системы питания датчиков положения 10 и датчиков скорости 11 связан с выходом приводов оборудования с ЧПУ 12, а выходы подключены к входу анализаторного блока 5. Выход приводов оборудования с ЧПУ 12 подключен к входу обрабатываемой заготовки (полуфабрикату) 2, а его вход подсоединен к выходу управляющей программы 9. Данные о размерах заготовки (полуфабриката) поступают на вход бесконтактного оптического датчика с цифровым кодом на выходе 3.the second input of the comparison unit 7; decision block 8, the input of which is connected to the output of the comparison block 7, and the output is connected to the input of the control program 9, the reference mathematical model 6, the input of which is connected to the output of the control program 9, and the output is connected to the input of the comparison block 7. Input of the power supply system of position sensors 10 and speed sensors 11 is connected to the output of the CNC equipment drives 12, and the outputs are connected to the input of the analyzer unit 5. The output of the CNC equipment drives 12 is connected to the input of the workpiece (semi-finished product) 2, and its input is connected to the output I control s 9. program data sizes blank (intermediate product) is input to a non-contact optical sensor with a digital code on the output 3.

Система автоматического управления следящим приводом оборудования с ЧПУ работает следующим образом. Управление оборудованием с ЧПУ осуществляется посредством выдачи управляющих сигналов на приводы оборудования с персонального компьютера 4. Требуемое состояние технологической системы задается эталонной математической моделью 6. В качестве объекта управления выступает технологическая система по обработке деталей машин. Сигналы х сThe automatic control system of the follow-up drive of CNC equipment works as follows. CNC equipment is controlled by issuing control signals to the equipment drives from a personal computer 4. The required state of the technological system is set by the reference mathematical model 6. The control system is a technological system for processing machine parts. Signals x s

управляющей программы 9, задающие режимы резания, положение инструмента и прочие технологические показатели, поступают на вход эталонной математической модели 6 и на вход системы управления объектом. Размеры обрабатываемых поверхностей детали у, обрабатываютсяcontrol program 9, specifying the cutting conditions, tool position and other technological indicators, are input to the reference mathematical model 6 and to the input of the object control system. The dimensions of the machined surfaces of the part, are processed

(бесконтактным оптическим датчиком с цифровым кодом на выходе 3, которые преобразует их в цифровой сигнал у поступающий на вход(a non-contact optical sensor with a digital code at output 3, which converts them into a digital signal at the input

анализаторного блока 5, где текущие состояние технологической системы анализируется и сопоставляется с заданным эталонным состоянием. Затем вanalyzer unit 5, where the current state of the technological system is analyzed and compared with a given reference state. Then in

блоке сравнения 7 вырабатывается ошибка 8, которая передается в блокblock comparison 7 produces an error 8, which is transmitted to the block

принятия решения 8, где вырабатываются сигналы коррекции 6. Эти сигналы поступают в управляющую программу 9 технологического процесса, а затем скорректированный входной сигнала х передается на вход системы управления.decision 8, where correction signals 6 are generated. These signals are sent to the control program 9 of the technological process, and then the corrected input signal x is transmitted to the input of the control system.

Работа системы автоматического управления следящим приводом оборудования с ЧПУ показана на Фиг. 2.The operation of the automatic control system of the follow-up drive of the CNC equipment is shown in FIG. 2.

В блоке 2 производится ввод исходных данных - параметров эталонной математической модели М.In block 2, the input data is input - the parameters of the reference mathematical model M.

В блоке 3 осуществляется ввод управляющей программы.In block 3, the control program is entered.

В блоке 4 задаются исходные данные о детали.In block 4, initial data on the part are set.

В блоке 5 обрабатывается значение величины отклонения у поступившей с бесконтактного оптического датчика с цифровым кодом на выходе.In block 5, the value of the deviation value of the output from the contactless optical sensor with a digital code is processed.

В блоке 6 производится формирование сигнала h (обрабатываются сигналы у и со) для последующего сравнения с сигналом поступившего с эталонной математической модели.In block 6, the signal h is generated (the signals y and co are processed) for subsequent comparison with the signal received from the reference mathematical model.

В блоке 7 формируется сигнал Х2, поступающего от эталонной математической модели.In block 7, the signal X2 is generated, coming from the reference mathematical model.

В блоке 8 осуществляется сопоставление сигналов поступивших от эталонной математической модели хз с сигналами h.In block 8, the signals received from the mathematical model xs are compared with signals h.

В блоке 9 производится определение точности обеспечения обработки деталей машин, посредством сравнения сигнала h с требуемым значением параметров технологической системы. Если полученные параметры удовлетворяют требуемому значению, то производится переход в блок 13, где осуществляется вывод технологических параметров. Если нет, то осуществляется коррекция.In block 9, the accuracy of ensuring the processing of machine parts is determined by comparing the signal h with the required value of the parameters of the technological system. If the obtained parameters satisfy the required value, then a transition is made to block 13, where the process parameters are output. If not, then a correction is made.

В блоке 10 определяется ошибка между значениями параметров эталонной математической модели Х2 и текущими значениями размера детали h.In block 10, an error is determined between the values of the parameters of the reference mathematical model X2 and the current values of the part size h.

В блоке 11 вычисляется величина коррекции 6.In block 11, the correction value 6 is calculated.

В блоке 12 - на основе сигнала величины коррекции 5 в управляющую программу оборудования с ЧПУ вносится изменения и вырабатывается сигнал X.In block 12, based on the signal of the correction value 5, changes are made to the control program of the CNC equipment and a signal X is generated.

Представленное алгоритмическое обеспечение, основанное на использовании математических моделей, позволяет корректировать управляющие сигналы в реальном времени, что способствует повышению точности обработки деталей машин на оборудовании с ЧПУ.The presented algorithmic software, based on the use of mathematical models, allows you to adjust the control signals in real time, which helps to increase the accuracy of processing machine parts on CNC equipment.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию следящего привода оборудования с ЧПУ, а представленное алгоритмическое обеспечение - увеличить точность механической обработки деталей машин. Литература:Thus, the proposed device allows to simplify the design of the servo drive equipment with CNC, and the presented algorithmic software to increase the accuracy of machining of machine parts. Literature:

1.Авторское свидетельство СССР № (аналог). 2.Авторское свидетельство СССР № (прототип). 1257609, кл. G 05 В 11/00, 1986 1472870, кл. G 05 В 11/00, 1989 1. The author's certificate of the USSR No. (analogue). 2. Copyright certificate of the USSR No. (prototype). 1257609, cl. G 05 B 11/00, 1986 1472870, CL G 05 B 11/00, 1989

Claims

Automatic control system for the servo drive of the CNC equipment, including the servo drive of the equipment with CNC and a rotation angle sensor, differential, phase shifter, quantization unit, memory unit and gearbox, characterized in that a non-contact optical sensor with a digital output code is inserted into it, the input of which is connected to the output of the control object, and the output is connected to the input of the analyzer unit, which is part of the personal computer software, the output of the analyzer unit is connected to the second input ode of the comparison block, the input of the decision block is connected to the output of the comparison block, and its output is connected to the input of the control program, the input of the reference mathematical model is connected to the output of the control program of the CNC equipment, and the output is connected to the first input of the comparison block.